语音编码与数字传输.pptx
第二章
语音编码与数字传输
杨柳
课程目标
理解模拟信号和数字信号的区别
了解语音信号数字化的过程
掌握PCM30/32路系统的帧结构
了解PCM一次群和高次群的概念
第一节语音编码
抽样
量化
接收端
编码
信道
解码
低通
发送端
A/D
D/A
PCM信号
语音信号
语音信号
你知道吗！
模拟信号与数字信号的区别
模拟信号：在和幅度上连续的电信号
数字信号：在时间和幅度上都离散的电信号
模拟通信
数字通信
保密性
弱
强
抗干扰能力
弱
强
占用带宽
窄（4KHz）
宽（20～64KHz）
技术要求
简单
复杂
量化误差
无
有
便于加密处理。
利于采用时分复用实现多路通信。
占用频带宽。
设备便于集成化、小型化。
抗干扰能力强，无噪声积累。
数字通信的特点:
抽样：抽样定理
量化：非均匀量化（A率13折线）
编码：PCM编码（8比特）
模拟语音信号数字化的步骤
01
02
03
抽样：将模拟信号在时间上离散化的过程。
量化：将模拟信号在幅度上离散化的过程。
编码：编码是指将每个量化后的样值用二进制
代码来表示。
一、语音信号数字化
t
125s
1、抽样
t
低通抽样定理（奈奎斯特第二定理）
01
采样信号的频率必须高于被采样信号频率的2倍以上时，被采样信号才有可能被无失真地恢复。
电话通信系统中语音信号频率：300～3400Hz
采样频率不低于6800Hz（3400×2）
电话通信系统采用的抽样频率为8000Hz
抽样后的信号为在时间离散，幅度连续的PAM（脉冲幅度调制）信号
02
03
04
05
06
1、抽样
定义：对幅度进行离散化处理的过程称为量化，实现量化的器件称为量化器
01
分类：
均匀量化
非均匀量化
02
(例：百分制和四级分制)
03
2、量化：
例：模拟信号抽样量化
●
●
●
●
●
●
●
Ts
2Ts
3Ts
4Ts
5Ts
6Ts
7Ts
量化值
－1
0
1
2
3
4
5
模拟信号波形
均匀量化后
信号波形
t
x
y
0.5
1.5
2.5
3.5
4.5
-0.5X0.5,Y=0
0.5X1.5,Y=1
1.5X2.5,Y=2
2.5X3.5,Y=3
3.5X4.5,Y=4
量化可以采用类似“四舍五入”的方法，使每个抽样后的幅
值用一个邻近的“整数”值来近似
非均匀量化:量化间隔不等
y
x
压扩倍数
①x:信号电平值;②y:量化值；
x
x
y
2
1
3
4
x
2
1
3
4
均匀量化:量化间隔相等
所有量化级内信号的压扩倍数相同。
不同量化级内信号的压扩倍数不同
0.5
1.5
2.5
3.5
4.5
10
100
1000
斜率表示压扩倍数
压扩倍数
斜率不同（折线）表示非均匀量化
斜率相同（直线）表示均匀量化
目前国际上有两种非均匀量化方法：
μ律15折线非线性量化－北美、日本采用。
A律13折线非线性量化－中国、欧洲采用。
01
分为256个量化级。
02
如果定义最小段长度为△，则最大电平幅值为：2048△
信号幅值不均匀地分为八个大段，
每个大段都平均地分为16个小段，故一共分为8*16=128段，在信号幅值的负半周量化方法相同，故共有128*2=256个量化级
日本、北美采用µ律15折线PCM量化
01
用一组二进制脉冲来代表已量化的样值幅度。
02
PCM编码使用的是折叠二进制码。编码长度为8比特。
3、编码：
PCM编码规则
A律采用256个量化级时，也就是说，用8位来区分256个量化级
a0
a5
a4
a3
a6
a1
a2
a7
极性码
段落码
段内码
第一位（a0）为极性码，“0”表示负，“1”表示正。这样正负各有128个量化级。
第二～四位（a1～a3）为段落码，表示八个段；段落采用非均匀量化。
第四～七位（a4～a7）为段内码，段内采样均匀量化，分16个段。
第二节PCM数字传输(P23)
一、时分复用的概念
(TDM:Time_DivisionMultiplexing)
3
2
1
c
b
a
B
A
C
1
TDM原理图
1
时间t
一、时分复用的概念
(TDM:Time_DivisionMultiplexing)
3
2
c
b
a
B
A
C
TDM原理图
1
A
A
4
时间t
一、时分复用的概念
(TDM:Time_DivisionMultiplexing)
3
2
c
b
a
B
C
TDM原理图
1
A
a
a
4
D
时间t
一、时分复用的概念
(TDM:Time_DivisionMultiplexing)
3
2
c
b
B
C
TDM原理图
1
A
a
2
2
4
D
d
时间t
一、时分复用的概念
(TDM:Time_DivisionMultiplexing)
3
c
b
B
C
TDM